"직류로 만드는 세상"…LS일렉트릭 DC팩토리에 가다[전력산업대전환]⑤

전력 발전부터 저장, 충전까지
세계 최초 직류 전용 공장
대규모 전력 데이터센터 맞춤
스마트팩토리 활용, 데이터 분석도

편집자주전력산업이 자동차, 반도체 이어 우리 산업의 효자종목으로 떠오르고 있다. 전력은 오랫동안 산업 분야에선 '조력자' 역할에만 그쳤다. 하지만 인공지능(AI) 데이터센터와 전기차, 재생에너지 확산으로 전력 수요가 폭증하면서 해외에서도 찾는 K산업의 주역이 된 것이다. LS일렉트릭 등 국내 전력기기 4사가 확보한 일감만 33조원어치다. 수출과 일자리 창출에 기여하는 성장 산업으로 자리매김했다. 전력업계의 관심은 선순환 구조를 어떻게 확보하냐에 쏠렸다. 보다 효율적인 송전을 위해 직류 관련 기술을 확보하는 게 핵심과제가 됐다. 전력산업 대전환을 위해 우리 기업들이 당면한 과제를 짚었다.

"태양광 배터리부터 생산 라인까지 전부 직류(DC)로 만들어 상용화하는 공장은 세계 최초입니다."

지난 20일 기자가 방문한 충남 천안시의 한 공장. 이곳에서는 세계 최초의 DC 전용 전력망 'DC 팩토리'가 운영을 준비 중이다. 전력 발전부터 저장, 충전까지 다양한 전력 설비를 기존의 교류(AC)가 아닌 직류 전용으로 구축한 시설이다. LS일렉트릭이 운영하던 '스마트팩토리' 시설에 직류 전용 생산 라인을 덧붙여 'DC 스마트팩토리'를 완성하겠다는 구상이다.

DC팩토리는 다음 달부터 시험 가동을 시작하며 내년 1분기 내에는 준공식을 거쳐 본격적으로 가동한다. 이를 위해 몇달 전부터 직원들이 천안 공장에 내려와 라인 구축에 분주한 모습이었다.

20일 충남 LS일렉트릭 천안DC팩토리. 강진형 기자

LS일렉트릭이 선제적으로 DC 팩토리를 구축한 건 전력 산업 전반이 DC 중심으로 변화하고 있기 때문이다. 아직은 대부분 AC 중심의 전력망이 기본이지만, DC에 대한 요구가 급증하는 가운데 애초에 생산 설비를 처음 구축할 때부터 DC 전용으로 설계해 효율성을 높이겠다는 전략이다.

특히 대규모 전력이 필요한 데이터센터의 경우 AC에 비해 DC 방식을 통해 필요한 전력 기기와 변환 절차를 줄이고, 전력 효율도 15% 이상 높일 수 있게 된다. LS일렉트릭은 이러한 수요를 겨냥해 100MW급 전력 공급을 처리할 수 있는 직류 생산 라인을 갖추며, 향후 글로벌 데이터센터 고객에 대응할 수 있는 기반을 마련했다.

DC팩토리 설계도. LS일렉트릭.

배채윤 LS일렉트릭 선행기술연구단장은 "이제는 모든 전력망이 DC화돼 가고 있다"며 "결국에는 직류에 맞는 제품들이 늘어나고 많은 고객들이 DC팩토리를 찾게 될 것"이라고 설명했다.

20일 충남 LS일렉트릭 천안DC팩토리에 설치된 태양광패널. 강진형 기자

실제 공장에는 태양광 발전부터 전력 저장(에너지 스토리지 시스템), 조명 등 전력 기기들이 모두 DC 전용으로 구축돼 있었다. 공장 외벽에 다다르자 가장 먼저 태양광 패널과 배터리 라인이 눈에 띄었다. 태양광을 통해 발전시킨 DC 전기를 다른 한 편에 마련된 에너지 스토리지 시스템에 저장한 후 생산 공장에 전달하기 위한 시스템이었다. 다른 한 편에는 DC로 바로 충전이 가능하게끔 한 전기차 충전소도 마련돼 있었다.

20일 충남 LS일렉트릭 천안DC팩토리에 설치된 전기차충전소. 강진형 기자

공장 외벽 한쪽에는 DC 배전에 필요한 핵심 기기들이 거대한 컨테이너에 일렬로 배치돼 있었다. 직류 전압 레벨을 변환하는 장치인 'DC/DC 컨버터'와 교류·직류 변환 기능이 모두 가능한 전력 변환 시스템인 '반도체 변압기(STT)'가 설치돼 있다. 이 설비들 역시 DC 전용으로 구축했다. AC용과 달리 장비 크기 자체를 콤팩트하게 줄일 수 있고 전력 변환 효율이 높다는 장점이 있다.

DC 컨테이너 구조도. LS일렉트릭.

이어 전력을 배터리에 저장해 공급할 수 있도록 하는 '에너지저장시스템(ESS)' 설비도 확인할 수 있었다. 다만 ESS의 경우 AC용과 DC용을 모두 갖춰둔 상태였다. 문상천 LS일렉트릭 천안사업장 공장장은 "처음 시도하는 DC 방식 공장이다보니 혹시 모를 사태를 대비해 기존의 AC 방식과 DC 방식의 설비를 함께 설치해 이중화했다"며 "어쩔 수 없이 AC로 설치한 기기들도 몇 년 후에는 전부 DC로 바꾸는 것이 목표"라고 설명했다.

20일 충남 LS일렉트릭 천안DC팩토리에 설치된 DC배전용 반도체 변압기. 강진형 기자

20일 충남 LS일렉트릭 천안DC팩토리에 설치된 DC배전 보호설비반. 강진형 기자

생산 설비가 들어갈 공간은 온도·습도가 제어되는 밀폐 구조인 '클린룸'으로 조성돼 있었다. 다음 달부터 생산 설비가 이 공간에 들어선다. 아직은 기기가 들어오지 않아 텅 빈 상태였다. 내부를 환하게 비추고 있는 조명을 포함해 공조, 생산 설비, 설비를 조절하는 모든 운영 시스템이 직류 전원으로 작동될 예정이다.

문 공장장은 "공조와 생산 설비는 대부분 AC 기반으로 제작돼 있기 때문에 DC 시스템에 그대로 적용하기가 어렵다"며 "이곳에 구축된 설비는 전부 DC 구동을 전제로 설계돼 DC형 생산 설비에 맞게 운영이 가능하다"고 설명했다.

배채윤 LS일렉트릭 선행기술연구단장이 20일 충남 LS일렉트릭 천안DC팩토리에서 DC배전용 제조라인 클린룸에 대해 설명하고 있다. 강진형 기자

클린룸 바깥에 마련된 데이터 상황실에서는 대형 화면을 통해 태양광 발전량, 배터리 충·방전 상황, AC·DC 사용량 흐름 등을 실시간으로 확인해볼 수 있었다. 기존 스마트팩토리에 구축된 시스템을 활용한 것이다. 이곳에서는 모든 것을 원격 제어할 수 있었다. 태양광을 언제 쓰고, 배터리를 어떻게 활용할지, DC 기기들의 효율이 어떻게 나오는지까지 확인할 수 있었다. 이를 기반으로 최적화된 전력 효율 방식을 분석할 수 있다.

20일 충남 LS일렉트릭 천안DC팩토리 중앙제어실. 강진형 기자

문 공장장은 "스마트팩토리에선 데이터를 활용해 생산 과정에서 개선할 점을 계속해서 찾아내고 보완해낼 수 있었다면, DC 팩토리에선 좀 더 효율적으로 제한된 에너지를 쓸 수 있게 될 것"이라며 "DC 스마트팩토리에선 이 두 가지 장점을 모두 활용할 수 있게 된다"고 강조했다.

박준이 기자 giver@asiae.co.kr